std::vector拷贝赋值运算符能否尽可能避免内存释放与重新分配？

问题背景 #

我有一个负责将vector复制到另一个vector的函数（包含其他操作，以下是简化版）：

void Fun(std::vector<double> &in, std::vector<double> &out) {
    out = in;
}

由于这个函数会被频繁调用，我非常关注效率，希望尽可能避免内存重新分配。我自己手动实现了一个版本，能在in.size()小于out现有容量时，不触发内存释放或分配：

void Fun(std::vector<double> &in, std::vector<double> &out) {
    out.resize(in.size());//注：若out的容量大于in.size()，则不会涉及内存释放或分配
    for (unsigned int i = 0;i<in.size();i++) {
        out[i] = in[i];
    }
}

我的疑问是：直接用out = in;的原始实现，能不能达到和手动实现一样的内存高效效果？会不会出现先释放out当前所有堆内存、再重新分配的情况（就像下面这段代码的效果）？

void Fun(std::vector<double> &in, std::vector<double> &out) {
    out.clear();
    out.shrink_to_fit();//释放堆内存
    out.resize(in.size());//重新分配堆内存
    for (unsigned int i = 0;i<in.size();i++) {
        out[i] = in[i];
    }
}

回答 #

直接使用out = in;的行为和你手动实现的版本在内存分配逻辑上完全一致，不会出现你担心的先释放再重新分配的情况，原因如下：

• 根据C++标准，std::vector的赋值运算符operator=会优先复用目标容器已有的内存：如果out的容量大于等于in的大小（out.capacity() >= in.size()），只会调整out的元素数量到in.size()，然后逐个复制元素，全程不会触发内存的释放或重新分配。
• 只有当out的容量不足以容纳in的所有元素（out.capacity() < in.size()）时，才会重新分配足够的内存来存储元素。
• 你担心的那种先清空、释放内存再重新分配的逻辑，完全不符合operator=的标准行为——operator=不会主动释放目标容器的多余内存，只会在需要扩容时才分配新内存。

简单来说，标准库的vector赋值操作已经做了你手动实现的优化，不需要额外写循环来重复造轮子，直接用out = in;就能达到高效的内存复用效果。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Mark Mc